تاثیر پوسته روی کابل کواکسیال

کابل هممحور نوعی سیم برق و خط انتقال سیگنال است که معمولاً از چهار لایه مواد تشکیل شده است: داخلی ترین لایه یک سیم مسی رسانا است و لایه بیرونی سیم توسط یک لایه پلاستیک (که به عنوان عایق یا دی الکتریک استفاده می شود) احاطه شده است. ). همچنین یک شبکه نازک از مواد رسانا (معمولا مس یا آلیاژ) در خارج از عایق وجود دارد و لایه بیرونی ماده رسانا به عنوان پوسته بیرونی استفاده می شود، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، شکل 2 سطح مقطع یک کواکسیال را نشان می دهد. کابل.

کابل های کواکسیال برای انتقال سیگنال های فرکانس بالا مورد استفاده قرار می گیرند و به دلیل ساختار منحصر به فرد خود از قابلیت ضد تداخل عالی برخوردار هستند. به عنوان یک جزء حیاتی از سیستم های ارتباطی مدرن، شریان برای انتقال سیگنال با فرکانس بالا است. در میان آنها، هادی مرکزی نه تنها حامل انرژی الکترومغناطیسی است، بلکه کارایی و پایداری انتقال سیگنال را نیز تعیین می کند و بخش کلیدی انتقال سیگنال است.

اصل کار:

کابل های کواکسیال جریان متناوب را به جای جریان مستقیم هدایت می کنند، به این معنی که در هر ثانیه چندین معکوس در جهت جریان وجود دارد.

اگر از یک سیم معمولی برای انتقال جریان با فرکانس بالا استفاده شود، این نوع سیم مانند آنتنی عمل می کند که سیگنال های رادیویی را به بیرون منتشر می کند و باعث از دست دادن قدرت سیگنال و کاهش قدرت سیگنال دریافتی می شود.

طراحی کابل های کواکسیال دقیقا برای حل این مشکل است. رادیویی که از سیم مرکزی ساطع می شود توسط یک لایه رسانای مش جدا می شود که می تواند رادیو ساطع شده را از طریق زمین کنترل کند.

طبقه بندی:

بسته به مواد و فرآیند ساخت، معمولاً دسته بندی های زیر وجود دارد:

● هادی جامد تک رشته ای:

معمولاً از یک سیم جامد مسی یا آلومینیومی ساخته می شود.

عملکرد الکتریکی بهتری را ارائه می دهد و اغلب برای کاربردهای فرکانس پایین یا فواصل کابل طولانی تر استفاده می شود

● هادی رشته ای:

توسط تعدادی سیم کوچک پیچ خورده.

انعطاف‌پذیرتر و انعطاف‌پذیرتر از هادی‌های جامد، مناسب برای برنامه‌های موبایل یا تغییر مکرر.

● فولاد با روکش مس (CCS):

هسته فولادی استحکام و دوام را فراهم می کند، در حالی که لایه مس خواص الکتریکی مورد نیاز را فراهم می کند.

اغلب در مواردی که به استحکام مکانیکی نیاز است استفاده می شود.

● مس با روکش نقره:

سیم مسی با لایه ای از نقره پوشانده شده است که می تواند رسانایی و ویژگی های فرکانس هادی را بهبود بخشد.

اغلب در فرکانس بالا، دقت بالا یا الزامات استاندارد نظامی استفاده می شود.

● آلیاژ مس کادمیوم:

هادی های آلیاژی برای کاربردهای فراساحلی یا محیط های خشن که در آن مقاومت در برابر خوردگی اضافی مورد نیاز است.

اختصارات متریال legend-Conductor&Braid Material همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است.

اثر پوستی

اثر پوستی که به عنوان اثر پوستی نیز شناخته می شود، زمانی رخ می دهد که یک جریان متناوب از یک هادی عبور کند. به دلیل القاء، هر چه سطح مقطع هادی به سطح نزدیکتر باشد، توزیع الکترون ها متراکم تر می شود.

اثر پوستی اساساً پدیده ای از توزیع ناهموار جریان AC در یک هادی است. با افزایش فرکانس، جریان روی سطح هادی جریان پیدا می کند. در فرکانس‌های مایکروویو، این اثر به‌ویژه مشخص است و در نتیجه چگالی جریان بسیار بالاتری در سطح رسانای مرکزی یک کابل کواکسیال نسبت به داخل آن ایجاد می‌شود.

△ Skin Effect بر کابل کواکسیال در جنبه های زیر تأثیر می گذارد:

① افزایش مقاومت و تلفات - از آنجایی که جریان عمدتاً روی سطح جریان دارد، سطح رسانای مؤثر کلی کاهش می یابد و باعث می شود هادی مرکزی کابل کواکسیال مقاومت بیشتری ایجاد کند و در نتیجه تلفات انتقال افزایش یابد.

② گرمایش - جریان ناشی از سیگنال فرکانس بالا در جریان سطح متمرکز می شود که منجر به یک اثر حرارتی واضح تر می شود و در نتیجه دمای کابل را افزایش می دهد و بر پایداری و قابلیت اطمینان سیگنال تأثیر می گذارد.

③ انتخاب مواد - هنگام طراحی یک کابل کواکسیال، رسانایی ماده هادی مرکزی باید در نظر گرفته شود. مواد رسانایی بالا مانند آبکاری مس نقره می توانند به طور موثر مقاومت را کاهش داده و تلفات را کاهش دهند.

△برای کاهش تاثیر اثرات پوستی، استراتژی‌های مقابله با اثرات پوستی عبارتند از:

① بهینه سازی مواد - انتخاب مواد با رسانایی بالا برای کاهش افت مقاومت. به عنوان مثال، با استفاده از هادی های مسی با روکش نقره، لایه نقره می تواند رسانایی بالایی داشته باشد و به دلیل اثر پوستی، ضخامت نقره تنها به چند میکرومتر نیاز دارد.

② طراحی هادی - بهینه سازی ساختار هادی ها، مانند استفاده از هادی های رشته ای، می تواند سطح سطح را افزایش دهد و اثر پوست را کاهش دهد.

③ سیستم خنک کننده - برای کاربردهای فرکانس بسیار بالا، از یک سیستم خنک کننده مناسب برای جلوگیری از گرمای بیش از حد استفاده کنید.

④ کابل سفارشی - طراحی کابل را بر اساس نیازهای کاربردی خاص، با در نظر گرفتن عوامل متعددی مانند فرکانس، سطح توان و فاصله انتقال، سفارشی کنید.

به طور کلی، درک و مدیریت اثر پوست برای اطمینان از عملکرد انتقال سیگنال با فرکانس بالا درکابل های کواکسیال . از طریق طراحی هوشمند و استفاده از مواد با کیفیت بالا، خطوط انتقال کواکسیال می‌توانند کارآمدتر کار کنند و در نتیجه نیازهای ارتباطی ما را که به سرعت در حال توسعه هستند، پشتیبانی می‌کنند. این تصمیمات است که تضمین می کند که هر سیگنال، از ارتباطات بی سیم زمینی گرفته تا انتقال ماهواره، می تواند به وضوح و قابل اعتماد در محیط های پیچیده و چالش برانگیز منتقل شود.